Hvad anvendes buffer løsninger i?

Bufferløsninger er en af ​​de vigtigste typer kemisk reagens anvendt i kemisk forskning, biologisk forskning og industri. Deres anvendelighed stammer hovedsagelig fra deres evne til at modstå ændringer i pH. Hvis du har lagt vægt på videnskabsklassen, kan du huske, at pH er en enhed af en opløsnings surhed. Med henblik på denne diskussion kan surhed defineres som koncentrationen af ​​hydrogenioner (H +) i opløsning. Hvor sur en opløsning påvirker hvilke reaktioner der finder sted, og hvor hurtigt. Evnen til at kontrollere pH er afgørende for succesfuldt at fuldføre et stort antal kemiske reaktioner, og derfor har bufferløsninger et stort antal anvendelser. Men først er det vigtigt at forstå, hvordan bufferløsninger virker.

Syrer og konjugatbaser

Bufferløsninger er som regel en kombination af en syre og dens konjugatbase. Som vi lærte ovenfor kan surhedsgrad defineres som koncentrationen af ​​H + ioner i opløsning. Syrer er derfor forbindelser, som frigiver H + ioner i opløsning. Hvis syrer øger koncentrationen af ​​H +, følger det med, at modsætningerne, baser, reducerer H + koncentrationen.

Når en syre taber en H +, skaber den en konjugatbase. Dette illustreres bedst ved at tage et eksempel, såsom CH3COOH (eddikesyre). Når CH3COOH virker som en syre, dissocieres det i H + og CH3COO- (acetat). CH3COO- er en base, da den kan acceptere H + for at skabe eddikesyre. Det er således den konjugerede base af eddikesyre eller den base, der fremstilles, når eddikesyre frigiver en H + ion. Dette begreb ser ud til at være kompliceret i starten, men vær sikker på, at det ikke er svært at udvælge konjugatbaser i egentlige reaktioner. Det er i det væsentlige, hvad der er tilbage af syren, efter at en H + ion er frigivet.

Le Chateliers princip og buffere

Kemiske reaktioner er reversible. Ved at tage vores reaktion ovenfra som et eksempel,

CH3COOH -----> CH3COO- og H +

CH3COO- og H + (produkterne) kan kombineres til dannelse af CH3COOH (udgangsmateriale), som vi ville betegne den "omvendte reaktion". En reaktion kan således fortsætte til højre eller venstre, fremad eller omvendt. Le Chateliers princip er en regel, der angiver, at venstre og højre side af reaktionen foretrækker en vis balance eller forhold mellem sig selv. I dette tilfælde siger Le Chateliers princip principielt, at hvis du tilføjer mere produkt (H + eller acetat), vil reaktionen skifte til venstre (mod udgangsmaterialer), og udgangsmaterialet (eddikesyre) dannes som svar.

På lignende måde dannes mere udgangsmateriale, hvis der tilsættes mere produkt. Når CH3COOH dannes, fjernes H + fra opløsningen, idet den bindes med CH3COO-, og således vil opløsningen af ​​opløsningen ikke øges. Det samme generelle princip gælder, hvis en base tilsættes, mere H + frigives, og opløsningen er uændret. Dette er den metode, hvormed en bufferopløsning eller en kombination af en syre og dens konjugatbase kan modstå ændringer i pH.

Anvendelser af bufferløsninger

Din krop bruger buffere til at opretholde en blod pH 7,35-7,45, og også i et stort antal biokemiske reaktioner, der involverer enzymer. Enzymer er meget komplekse forbindelser, der ofte kræver præcise pH-niveauer for at reagere korrekt, en rolle fyldt med organiske buffere produceret af din krop. Af samme grund er buffere afgørende for, at en biolog eller kemiker udfører forsøg i laboratoriet. En vis pH vil ofte være nødvendig for at den undersøgte proces skal forekomme, og bufferopløsninger er den eneste måde at sikre disse forhold på.

Bufferløsninger anvendes også i branchen. Industrielle processer, der kræver bufferopløsninger, omfatter fermentering, styring af farvestofprocesser og fremstilling af lægemidler.